Общественный экологический мониторинг на базе государственных образовательных учреждений

Номинация: Cамая актуальная работа
Просмотреть картинки списком
Автор: Яшин Михаил Алексеевич, 4 курс
1ое, 2ое и 3е место: I место
Город: Москва
Место учебы: ГОУ СПО Политехнический колледж № 39

Цели и задачи

Целью настоящего проекта является создание системы, которая обеспечит:

•    Организацию экологического мониторинга.

•    Создание динамической экологической карты местности.

•    Круглосуточное отслеживание и обработка более чем 15 параметров в реальном времени.

•    Возможность просмотра и анализа измеряемых параметров в сети Internet в реальном времени.

•    Возможность выявить проблему, на которую не обращают внимания, официально уполномоченные организации.

•    Представление информации для различных типов аудитории (заинтересованной общественности, администрации предприятий, государственным органам) и ее распространение.

•    Принятие мер, непосредственно направленных на улучшение ситуации или имеющих целью добиться принятия соответствующих решений).

•    В перспективе необходимо тесно сотрудничать и обмениваться данными с Департаментом природопользования, ГУ Мосэкомониторинг, Росгидрометом, Ростехнадзором, Роспотребнадзором, ГУ ГО ЧС г. Москвы и тд.

Общее описание системы

Необходимое оборудование будет размещено на территории образовательных учебных заведений после рекогносцировочного (предварительного) обследования территории. Для выполнения предварительного обследования в приборной базе колледжа имеются (см. таблицу 1).

Проект реализуется на базе современной технологии создания беспроводных сенсорных сетей. Данные, получаемые со всех автономных датчиков передаются на локальные шлюзы-маршрутизаторы, и далее на единый сервер, где они накапливаются и обрабатываются.

Информация, обработанная программным обеспечением LabVIEW, отображается в реальном времени на картах (Google Map и т.д.) посредством LabVIEW Internet toolkit. Обновление и отображение информации происходит в реальном масштабе времени, каждые 10 секунд.

Сенсорная сеть — распределенная само конфигурируемая беспроводная сеть, состоящая из малогабаритных интеллектуальных сенсорных устройств (датчиков).

Современные сенсорные сети обладают, в частности, следующими преимуществами, открывающими широкие перспективы для их применения в различных областях человеческой деятельности:

•    Оперативность и экономичность развертывания.

•    Длительная работа в автономном режиме.

•    Отсутствие необходимости технического обслуживания.

•    Надежность работы в жестких условиях эксплуатации.

Сеть будет построена на базе современных беспроводных технологий и стандартов ZigBee, или GPRS/ZigBee.

Шлюзы объединяют до 256 узлов. Каждый узел позволяет сопрягать до 4-х датчиков, обеспечивая передачу данных на расстояния до 1000м (в зависимости от возможности расположения передающих устройств в зоне прямой видимости и наличия препятствий). Данные считываются с датчиков каждые 10 секунд.

В системе могут быть использованы, к примеру, датчики следующих производителей:

Alphasense (http://www.alphasense.com) например: Solid State Carbon Dioxide Sensor CO2-B1

Viasala (http://www.vaisala.com) например: Vaisala CARBOCAP® Carbon Dioxide Probe GMP343

Sensata (http://www.sensata.com) например: 4GS Carbon Dioxide Sensor

Питание датчиков и передающих устройств автономное 6В. (4 батарейки типоразмера АА). Срок службы устройства без замены батарей до 2 лет (зависит от энергопотребления датчиков). Эксплуатация передающего устройства возможна в диапазоне температур от -40 до +70С.

Экологические параметры, отслеживаемые системой

Система предназначена для измерения и регистрации более чем 15 параметров экологического мониторинга:

•    Температура.

•    Давление.

•    Влажность.

•    Диоксид углерода CO2.

•    Оксид углерода CO.

•    Диоксид серы SO2.

•    Диоксид азота NO2.

•    Оксид азота NO.

•    Кислород.

•    Фреон.

•    Свинец, и т.д.

Система также осуществляет:

•    Наблюдение за источниками антропогенного воздействия.

•    Наблюдение за факторами антропогенного воздействия.

•    Наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия.

Применяемые датчики

Для мониторинга, в частности, могут быть применены датчики со следующими параметрами (см. таблицу 2).

Частота опроса каналов– не менее 1 выборки каждые 10 секунд.

Размещение оборудования

•    Исполнение системы - промышленное, для работы в расширенном диапазоне температур и вибраций.

•    Вместе с измерительными блоками предлагается специальный набор аксессуаров, включая защитный корпус для наружного исполнения (водо- и пылезащищенный), а также дополнительные соединительные кабели.

•    Датчики могут быть расположены на столбах на некоторой высоте от поверхности земли для того, чтобы предохранить их от воздействия внешних факторов. Для обеспечения максимальной дальности и качества передачи сигналов датчики следует располагать в пределах прямой видимости от приемных устройств.

•    Для получения наилучших результатов приемное устройство (шлюз-маршрутизатор NI WSN-3720) желательно располагать вблизи окна, или использовать выносную антенну (Рис.1).

Прочие требования

•    Возможность передачи информации по каналу GPRS в испытательный центр.

•    Программное обеспечение для регистрации параметров, их отображения и передачи данных на другие компьютеры для хранения и обработки работает под управлением MS Windows.

•    Система имеет возможность получения сигналов точного времени при помощи приемников спутниковой навигации GPS для обеспечения синхронизации данных, собираемых на территории различных колледжей.